JPH1197368A - 基板処理装置およびそれを用いた基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率がよく、消費電力の少ない基板処理装
置およびそれを用いた基板処理方法を提供する。 【解決手段】 基板Ｗはその下方からヒータ２６０、加
熱板２７０により加熱されている。また、基板Ｗと加熱
板２７０との間で多重反射した熱放射の放射強度Ｉ1，
Ｉ2を第１および第２放射温度計５３２，５３３により
測定するとともに、加熱板放射温度計５３０により加熱
板２７０の温度Ｔrを測定する。そしてこれらを基に演
算部５５０は基板温度ＴWを算出し、その結果を受けた
制御部６０はそれをもとにヒータ２６０への供給電力の
制御を行う。基板Ｗを加熱板２７０により下方から加熱
するため、熱効率がよくなり、消費電力を抑えることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱放射を基に半
導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガ
ラス基板、光ディスク用基板等の基板（以下「基板」と
いう。）に熱処理を施す基板処理装置およびそれを用い
た基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からホットプレートオーブン等の基
板処理装置においては、平坦な金属プレート上に基板を
載置し、その金属プレートをその下方に設けられたヒー
タにより加熱することによって、金属プレートからの熱
により基板を加熱処理している。そして、その温度制御
は予め基準となる基板（基準基板）に熱電対等の接触式
の温度計を取り付けた状態でその基準基板を加熱しつ
つ、供給電力および基準基板温度の測定を行うことによ
り、ヒータへの供給電力と基準基板温度との関係を求め
ておき、その結果を用いて実際の基板の加熱処理におい
てその温度制御を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では実際の基板の加熱処理時には基板の温度測定は行
われておらず、個々の基板ごとの加熱処理時の温度には
バラツキが生じていた。

【０００４】また、加熱処理時の基板温度を測定してい
ないことにより基板を過剰に加熱してしまうことが多
く、熱ロスが生じ、装置全体としても消費電力が大きく
なっていた。

【０００５】この発明は、従来技術における上述の問題
の克服を意図しており、基板ごとの処理温度が均一で、
熱効率がよく、消費電力の少ない基板処理装置およびそ
れを用いた基板処理方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の請求項１の装置は、基板に熱処理を施す
基板処理装置であって、基板を保持する保持手段と、保
持手段によって保持された基板に対向して配置されてい
るとともに、基板に熱を供給する加熱板と、加熱板の温
度を測定する加熱板温度測定手段と、加熱板に設けられ
るとともに、基板と加熱板との間の熱放射を受けて、そ
の放射強度を測定する放射強度測定手段と、加熱板温度
測定手段によって測定された加熱板の温度と放射強度測
定手段によって測定された放射強度とに基づいて基板の
温度を算出する基板温度算出手段と、を備える。

【０００７】また、この発明の請求項２の装置は、請求
項１の基板処理装置において、放射強度測定手段が個別
に熱放射の放射強度を測定する第１の放射強度測定手段
および第２の放射強度測定手段を備えるものであって、
加熱板における第１の放射強度測定手段および第２の放
射強度測定手段の周囲の部分の反射率が互いに異なるこ
とを特徴とする。

【０００８】また、この発明の請求項３の装置は、請求
項１または請求項２の基板処理装置であって、さらに、
基板温度算出手段により算出された基板の温度に基づい
て、加熱板へ供給される加熱用電力を制御する制御手段
を備える。

【０００９】また、この発明の請求項４の装置は、請求
項３の基板処理装置において、加熱板が複数の加熱領域
に分割されているとともに、当該複数の加熱領域のそれ
ぞれに対して加熱板温度測定手段および放射強度測定手
段が設けられているものであって、複数の加熱領域ごと
に算出された基板の温度に基づいて、複数の加熱領域ご
とに加熱板へ供給される加熱用電力を制御することを特
徴とする。

【００１０】また、この発明の請求項５の方法は、請求
項１の基板処理装置を用いた基板処理方法であって、加
熱板温度測定手段によって加熱板の温度を測定するとと
もに、放射強度測定手段によって基板と加熱板との間の
熱放射の放射強度とを測定する測定工程と、加熱板温度
測定手段によって測定された加熱板の温度および放射強
度測定手段によって測定された放射強度に基づいて基板
温度算出手段によって基板の温度を算出する基板温度算
出工程と、を備える。

【００１１】また、この発明の請求項６の方法は、請求
項５の基板処理方法であって、基板温度算出工程が加熱
板の温度および放射強度を用いて基板の温度を近似的に
算出するものであることを特徴とする。

【００１２】また、この発明の請求項７の方法は、請求
項５の基板処理方法であって、基板温度算出工程が第１
の放射強度測定手段および第２の放射強度測定手段によ
って個別に測定された熱放射の放射強度を用いて基板の
温度を算出するものであることを特徴とする。

【００１３】また、この発明の請求項８の方法は、請求
項５ないし請求項７のうちのいずれかの基板処理方法で
あって、さらに、基板温度算出工程により算出された基
板の温度に基づいて、加熱板へ供給される加熱用電力を
制御する制御工程を備える。

【００１４】さらに、この発明の請求項９の方法は、請
求項５ないし請求項８のうちのいずれかの基板処理方法
において、前記の各工程の前にさらに、基板とほぼ同寸
および同形状で放射率が既知である基準基板を加熱しつ
つ、基準温度測定手段によって基準基板の温度を測定す
る工程と、放射強度測定手段により基準基板と加熱板と
の間の熱放射の放射強度を測定する工程と、測定された
基準基板の温度と放射強度とを基に加熱板における放射
強度測定手段の周囲の部分の反射率を算出する工程と、
を備え、基板温度算出工程においては、反射率の値を利
用しつつ基板の温度を算出することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】

［１．発明の原理］各実施の形態の説明の前に、以下に
おいてこの発明に使用する温度測定方法について説明し
ていく。

【００１６】一般に、黒体から放射される電磁波の放射
発散度の分光密度はプランクの放射公式で与えられる
が、放射温度計（パイロメータ）により黒体を測定する
場合には、そのプランクの放射公式をもとに、放射温度
計により測定される特定の波長領域における黒体の温度
Ｔと測定される熱放射の放射強度Ｌb（Ｔ）との関係は
放射温度計の光学系等によって決まる測定器定数Ａを用
いて次式で近似される。

【００１７】

【数１】

【００１８】ここで放射指数ｎは一般に波長λ、プラン
クの第２定数Ｃ2を用いて次式で近似される。

【００１９】

【数２】

【００２０】なお、放射指数ｎおよび測定器定数Ａは放
射温度計に固有の値として予め求められており、さら
に、放射温度計は黒体炉を用いて予め温度Ｔと黒体炉の
放射強度Ｌb（Ｔ）の関係が校正されている。

【００２１】また、数２の式を温度Ｔについて解くと次
式となる。

【００２２】

【数３】

【００２３】さらに、一般に、温度Ｔの灰色体の放射強
度Ｌ（Ｔ）と黒体の放射強度Ｌb（Ｔ）の関係は次式で
表される。

【００２４】

【数４】

【００２５】ここで、εは灰色体の放射率であり、一般
にε＜１である。

【００２６】以下、このような放射温度計を用いて加熱
板に近接して対向した状態において加熱された基板Ｗの
温度を測定する場合について考える。図１は基板Ｗと加
熱板２７０との間の多重反射を説明するための図であ
る。図示のように、基板Ｗからの熱放射は、熱放射のみ
ならず反射も行う加熱板２７０の上面により反射された
後、再度、基板Ｗに至り、反射される。以下同様にして
基板Ｗと加熱板２７０とにより反射されて、それらの間
を熱放射が往復する多重反射が発生する。

【００２７】基板温度ＴWの基板Ｗから放射された熱放
射が加熱板２７０（その上面の放射率εr、反射率ρr）
に至り再び基板Ｗに戻り、さらに基板Ｗ（放射率εW、
反射率ρW）により反射された後に加熱板２７０上面に
入射する際の放射強度は元の熱放射の放射強度Ｌ（Ｔ
W）に対してρrρW倍となる。同様にして、この熱放射
が基板Ｗと加熱板２７０により多重反射した後に加熱板
２７０表面に入射する（すなわち、放射温度計に接続さ
れたプローブに入射する）最終的な放射強度は初項Ｌ
（ＴW）、公比ρrρWの無限等比級数として表わされ、
さらに、数４の式を用いて放射強度Ｌ（ＴW）の代わり
に基板Ｗの放射強度Ｌb（ＴW）で表わすと次式となる。

【００２８】

【数５】

【００２９】また、この発明の装置では後述するように
加熱板２７０がその下方に設けられたヒータ２６０によ
り加熱されて、その温度Ｔrも高温となるため、その加
熱板２７０からも熱放射（放射強度Ｌ（Ｔr））が発生
する。そして、上記と同様に加熱板２７０と基板Ｗとの
間で多重反射を起こすが、この場合にも基板Ｗで反射す
るとその放射強度はρWＬ（Ｔr）となり、その熱放射が
その後、加熱板２７０および基板Ｗにより１度ずつ反射
された後に加熱板２７０に入射する際の放射強度は、そ
のρrρW倍となる。したがって、この熱放射が基板Ｗと
加熱板２７０により多重反射した後、最終的に加熱板２
７０に入射する際の放射強度は初項ρWＬ（Ｔr）、公比
ρrρWの無限等比級数として表わされ、数４の式を用い
て放射強度Ｌ（Ｔr）の代わりに黒体の放射強度Ｌb（Ｔ
r）を用いると次式となる。

【００３０】

【数６】

【００３１】ここで、基板Ｗおよび加熱板２７０におけ
る熱放射の透過がないとする次式を用いた。

【００３２】

【数７】

【００３３】

【数８】

【００３４】以上より、最終的に加熱板２７０上面にお
ける多重反射の放射強度Ｉは数５および数６の式の和と
して次式となる。

【００３５】

【数９】

【００３６】また、これを基板Ｗの放射強度Ｌb（ＴW）
について解くと次式となる。

【００３７】

【数１０】

【００３８】ここで係数αは次式で表わされる。

【００３９】

【数１１】

【００４０】そして、この発明では放射温度計で測定し
た多重反射の放射強度Ｉ、加熱板２７０の温度Ｔrおよ
び予め数１の式により関数形が与えられている黒体の放
射強度Ｌbを数１０の式に用いて基板Ｗの基板温度ＴWを
求めるのである。

【００４１】以下、この温度測定方法を第１および第２
の実施の形態のそれぞれに即して説明する。

【００４２】＜＜１−１．第１の実施の形態の基板温度
測定方法＞＞以下、後述する第１の実施の形態の基板処
理装置１における基板温度ＴWの測定方法について説明
する。

【００４３】上記から数１０の式における未知数は基板
温度ＴWおよび係数αであるが、数１１の式において加
熱板２７０の反射率ρrはその温度Ｔrにのみ依存するた
め後述のように予め求めておくことができ、したがっ
て、数１０の式の未知数は基板温度ＴWおよび放射率εW
の２つとなる。

【００４４】そこで第１の実施の形態である基板処理装
置１は後に詳述するように多重反射の放射強度を測定す
るための第１および第２放射温度計５３２，５３３と加
熱板２７０の温度を測定するための加熱板放射温度計５
３０を備え、さらに、第１および第２放射温度計５３
２，５３３に熱放射を導く第１および第２プローブ５２
２，５２３の周囲の部分の加熱板２７０上面の反射率ρ
r1，ρr2を異なるものとしている（図３参照）。それに
より後述のように第１および第２放射温度計５３２，５
３３のそれぞれにより測定される多重反射の放射強度Ｉ
1，Ｉ2のそれぞれについて数１０の式を立て、それらを
連立させて基板温度ＴWを求めている。

【００４５】その説明の前に、基板Ｗの加熱処理に先だ
って行われる加熱板２７０の反射率ρr1，ρr2の測定方
法について説明する。

【００４６】＜１−１−１．加熱板の反射率ρr1，ρr2
の測定＞第１の実施の形態の装置は、上記構成以外にさ
らに、図３に示すように基板Ｗに近接するとともに加熱
板２７０から離隔した位置に基板Ｗから直接の（上述の
多重反射が生じていない）熱放射を測定するための基準
放射温度計５３１を備えている。そして、後に詳述する
が基板Ｗの加熱処理の前に基板Ｗの代わりに予めその放
射率εrefが求められている基準黒体板を加熱しつつ、
基準放射温度計５３１によりその基準黒体板からの直接
の熱放射の放射強度Ｉrefと、第１および第２放射温度
計５３２，５３３により加熱板２７０表面において基準
黒体板と加熱板２７０との間の多重反射の放射強度Ｉ
1，Ｉ2と、加熱板放射温度計５３０により加熱板２７０
の温度Ｔrとをそれぞれ測定する。これらのうち、基準
黒体板の放射強度Ｉrefはその温度Ｔrefを用いて次式で
表わされる。

【００４７】

【数１２】

【００４８】また、多重反射の放射強度Ｉ1，Ｉ2は基準
黒体板の温度Ｔrefおよび加熱板２７０の温度Ｔrとの間
に次の２式の関係を有する。

【００４９】

【数１３】

【００５０】

【数１４】

【００５１】ここで係数α1，α2は加熱板２７０表面に
おける第１および第２放射温度計５３２，５３３の熱放
射の測定位置（すなわち、第１および第２プローブ５２
２，５２３の周囲）の加熱板２７０の反射率ρr1，ρr2
を用いてそれぞれ次式で表わされる。

【００５２】

【数１５】

【００５３】

【数１６】

【００５４】また、数１２の式を用いて数１３、数１４
の式の黒体の放射強度Ｌb（Ｔref）を消去すると次の２
式が得られる。

【００５５】

【数１７】

【００５６】

【数１８】

【００５７】この２式に測定された基準黒体板の放射強
度Ｉrefおよび多重反射の放射強度Ｉ1，Ｉ2ならびに加
熱板２７０の温度Ｔr、さらに予め求められている基準
黒体板の放射率εrefおよび数１の式のように予め求め
られている黒体の放射強度Ｌb（Ｔ）を用いると係数α
1，α2が求まる。なお、これら係数α1，α2は加熱板２
７０の温度Ｔrを常温から加熱処理時の温度まで変化さ
せて、その温度依存性を予め求めておく。

【００５８】また、数１５、数１６の式を加熱板２７０
の反射率ρr1，ρr2について解くと次式となる。

【００５９】

【数１９】

【００６０】

【数２０】

【００６１】これらの式に、上記のようにして求められ
た係数α1，α2を用いることによって加熱板２７０の反
射率ρr1，ρr2が予め求まるのである。

【００６２】＜１−１−２．加熱処理時の基板温度ＴW
の測定＞つぎに、第１の実施の形態における実際の基板
Ｗの加熱処理について説明する。

【００６３】基板Ｗの加熱処理では第１および第２放射
温度計５３２、５３３により加熱板２７０上面において
基板Ｗと加熱板２７０との間の多重反射の放射強度Ｉ
1，Ｉ2、加熱板放射温度計５３０により加熱板２７０の
温度Ｔrがそれぞれ測定される。なお、その際には後述
するように基準放射温度計５３１に接続された基準プロ
ーブ５２１はこの装置から除去され、したがって基準基
板の放射強度Ｉrefの測定は行われない。

【００６４】まず、数１０の式に多重反射の放射強度Ｉ
1，Ｉ2を用いて表わすと次式となる。

【００６５】

【数２１】

【００６６】

【数２２】

【００６７】ここで係数α1，α2は数１１の式より次式
で表わされる。

【００６８】

【数２３】

【００６９】

【数２４】

【００７０】加熱処理時においては多重反射の放射強度
Ｉ1，Ｉ2および加熱板２７０の温度Ｔrは測定され、加
熱板２７０の反射率ρr1，ρr2および黒体の放射強度Ｌ
b（Ｔ）は予め求められているので、これらの式におい
て未知数は基板温度ＴWおよび基板Ｗの放射率εWであ
る。

【００７１】そこで、数２３、数２４を数２１、数２２
の式の係数α1，α2に代入して２式を辺々引き、基板Ｗ
の放射強度Ｌb（ＴW）を消去すると基板Ｗの放射率εW
は次式のように求まる。

【００７２】

【数２５】

【００７３】ここで係数ΔＪ1，ΔＪ2は次式で表わされ
る。

【００７４】

【数２６】

【００７５】

【数２７】

【００７６】これらの式に前述の既知の値を用いて基板
Ｗの放射率εWを求め、さらにそれを数２１または数２
２の式に戻して基板Ｗの放射強度Ｌb（ＴW）を求め、数
３の式を基板温度ＴWについて用いると基板温度ＴWが求
まるのである。

【００７７】＜＜１−２．第２の実施の形態の基板温度
測定方法＞＞つぎに、後述する第２の実施の形態の基板
処理装置２における基板温度ＴWの測定方法について説
明する。

【００７８】前述のように数１０の式における未知数は
基板温度ＴWおよび係数αであるが、第２の実施の形態
ではこの係数αを予め見積もられた定数係数αfで近似
する。これにより、未知数は基板温度ＴWのみとなるの
で多重反射の放射強度Ｉと加熱板２７０の温度Ｔrのみ
の測定で基板温度ＴWの近似値である近似基板温度ＴW^*
が求まるため、第２の実施の形態の装置では加熱板２７
０の温度Ｔrを測定するための加熱板放射温度計５３０
のほかに多重反射の放射強度Ｉを測定するための放射温
度計５３５を後述する１つの加熱ゾーンにつき１つのみ
備えるものとなっている。

【００７９】以下、基板Ｗの加熱処理に先だって行われ
る定数係数αfの見積もりおよび加熱処理時の近似基板
温度ＴW^*の測定方法について順に説明していく。

【００８０】＜１−２−１．定数係数αfの見積もり＞
上記のように第２の実施の形態では定数係数αfを予め
見積もっているが、そのために加熱処理時の基板温度の
近似のために適当と考えられる所定温度における加熱板
２７０の定数反射率ρrfを測定している。すなわち、第
２の実施の形態の装置でも第１の実施の形態と同様に、
基板Ｗからの直接の熱放射の放射強度を測定するため
の、着脱自在の基準プローブ５２１とそれに接続された
基準放射温度計５３１とを備えている。そして、基板Ｗ
の加熱処理の前にその放射率εrefが求められている基
準黒体板を加熱しつつ、基準放射温度計５３１により基
準黒体板からの直接の熱放射の放射強度Ｉref、放射温
度計５３５により加熱板２７０表面において基準黒体板
と加熱板２７０との間の多重反射の放射強度Ｉ、加熱板
放射温度計５３０により加熱板２７０の温度Ｔrをそれ
ぞれ測定する。

【００８１】ところで、数１１の式において係数αに対
して基準黒体板の係数αrefを用い、加熱板２７０の反
射率ρrに対して所定温度における加熱板２７０の定数
反射率ρrfを用い、その定数反射率ρrfについて解くと
次式となる。

【００８２】

【数２８】

【００８３】ここで、基準黒体板の係数αrefは数１０
の式から次式で与えられる。

【００８４】

【数２９】

【００８５】これら２式に、測定された基準黒体板の放
射強度Ｉref、その温度Ｔrefおよび黒体の放射強度Ｌb
（Ｔ）ならびに既知の基準黒体板の放射率εrefを用い
て加熱板２７０の定数反射率ρrfが求まる。

【００８６】さらに、数１１の式より加熱板２７０の定
数反射率ρrfを用いた場合の定数係数αfは次式で表さ
れる。

【００８７】

【数３０】

【００８８】この式に定数反射率ρrfを用いれば定数係
数αfが基板Ｗの放射率εWのみの関数となる。

【００８９】そして、この基板Ｗの放射率εWを適当な
定数放射率εWfで近似すればよい精度で基板温度ＴWの
近似値である近似基板温度ＴW^*を求めることができる。

【００９０】＜１−２−２．加熱処理時の近似基板温度
ＴW^*の測定＞つぎに、第２の実施の形態における加熱処
理時の近似基板温度ＴW^*の測定方法について説明する。

【００９１】第２の実施の形態では前述のように多重反
射の放射強度Ｉと加熱板２７０の温度Ｔrのみを測定
し、それらの測定値を用いて近似基板温度ＴW^*を算出し
ている。

【００９２】すなわち、数３０の式において基板Ｗの放
射率εWとして妥当な数値を用い、既に求められていた
加熱板２７０の定数反射率ρrfを用いることによって定
数係数αfが求まる。そして、数１０の式において係数
αを予め求められていた定数係数αfで近似すると次式
となる。

【００９３】

【数３１】

【００９４】この式より基板Ｗの放射強度Ｌb（ＴW^*）
が求まるので、予め求められている黒体の放射強度Ｌb
（Ｔ）を用いて近似基板温度ＴW^*が求まるのである。

【００９５】＜１−２−３．近似の有効性＞以下に、上
記の近似の有効性について昇温時や降温時等の非定常時
と基板Ｗの加熱が長時間行われた後の定常時とに分けて
説明する。

【００９６】ｉ）非定常時 数１０および数３１の式から多重反射の放射強度Ｉを消
去すると次式となる。

【００９７】

【数３２】

【００９８】ところで、ウィーンの近似式は次式で与え
られる。

【００９９】

【数３３】

【０１００】ここで、Ｔは放射体の温度、λは熱放射の
波長、Ｃ1，Ｃ2はプランクの第１および第２定数であ
る。この式を数３２の式の各黒体の放射強度Ｌb（Ｔ）
に用いて整理すると次式となる。

【０１０１】

【数３４】

【０１０２】図２は数３４の式を用いた基板Ｗの様々な
放射率εWに対する温度測定誤差（ＴW−ＴW^*）のシミュ
レーション結果を示した図である。この例では処理対象
の基板ＷがＳｉウエハであって測定する波長λを６．０
μｍ、加熱板２７０の温度Ｔrを２５０℃（５２３
Ｋ）、加熱板２７０をＳｉＣ製とした場合を想定してい
る。

【０１０３】図示のように、５００Ｋ程度の温度におけ
る現実の基板Ｗが有する放射率εWは０．９近傍であ
り、この範囲にある場合には図示のように基板温度ＴW
が３４０Ｋ〜５２３Ｋの広い温度範囲に渡って温度測定
誤差（ＴW−ＴW^*）が基板温度ＴWに比して小さな値とな
っている。

【０１０４】ところで、加熱板２７０のプローブ５２５
の周囲の定数反射率ρrf＝０．１、定数係数αf＝１．
０５と近似する場合、これらの数値を数３０の式に代入
すると基板Ｗの放射率εWは０．９５となり、この近似
はかなり正確な温度測定結果を与えることが分かる。

【０１０５】ｉｉ）定常時 長時間加熱した定常状態では、近似基板温度ＴW^*と加熱
板２７０の温度Ｔrが等しくなると考えられるので、数
３２の式は次式となる。

【０１０６】

【数３５】

【０１０７】この式は数３１の式において上記の条件を
課しても同様の結果となり、この式は係数αを含んでい
ないので係数αの値に無関係に成立する。すなわち測定
される係数α（または定数係数αf）とは無関係とな
り、基板温度ＴW（または近似基板温度ＴW^*）は加熱板
２７０の温度Ｔrの測定結果そのままとなる。これは、
第２の実施の形態の基板温度測定の精度の高さを物語っ
ている。

【０１０８】［２．第１の実施の形態］ ＜＜２−１．機構的構成と装置配列＞＞図３はこの発明
の第１の実施の形態である基板処理装置１の縦断面図で
ある。以下、図３を参照しつつこの装置の構成を説明し
ていく。

【０１０９】第１の実施の形態である基板処理装置１は
主に炉体１０、カバー２０、ホットプレート２５、基板
昇降部３０、開閉部４０、温度測定部５０、制御部６
０、ヒータドライバ７０、エア供給源８０とを備えてい
る。

【０１１０】炉体１０は箱状の炉体であり、その側面の
基板搬出入口１０ａを通じて加熱処理の際に図示しない
外部搬送装置により基板Ｗの搬出入が行われる。

【０１１１】カバー２０は後述のホットプレート２５上
方において図示しない駆動機構により昇降可能に設けら
れており、加熱処理中は下降して、ホットプレート２５
上に閉空間を形成する。

【０１１２】ホットプレート２５は後に詳述するが炉体
１０の内部底面に設けられた断熱板２５０の上面にヒー
タ２６０が設けられ、さらにその上面に加熱板２７０が
設けられており、加熱板２７０は加熱処理時には高温と
なり、その熱放射は上方に保持された基板Ｗに至って基
板Ｗを加熱する。

【０１１３】基板昇降部３０は炉体１０底面の３箇所
（図３には２つのみ図示）に設けられ、昇降自在のリフ
タピン３１０とそれらを駆動するエアシリンダ３２０を
備えており、基板搬出入口１０ａを通じて搬出入される
基板Ｗをリフタピン３１０の先端で保持して昇降させる
ことによって受け渡しを行う。

【０１１４】開閉部４０はシャッター４１０および図示
しないシャッター駆動機構から成り、炉体１０の基板搬
出入口１０ａに設けられたシャッター４１０がシャッタ
ー駆動機構の駆動で昇降することにより後述する所定の
タイミングで開閉し、それが開いている間に基板Ｗが搬
出入される。

【０１１５】温度測定部５０は後に詳述するが、基板Ｗ
からの熱放射強度等を測定し、それを基に基板温度ＴW
等を求め、それらの信号を制御部６０に送る。

【０１１６】制御部６０は内部にメモリとＣＰＵを備え
るとともに、図示のように各部に電気的に接続されてお
り、それら各部を各種制御信号を送ることによって制御
する。

【０１１７】ヒータドライバ７０は後述する各加熱ゾー
ンＺ１〜Ｚ５のヒータ２６０に電気的に接続されてお
り、制御部６０からの温度制御信号を受けて、それに応
じた電力をそれらのヒータ２６０に供給する。

【０１１８】エア供給源８０はエア供給管ＡＳにより各
エアシリンダ３２０に接続されており、制御部６０から
の制御信号を受けて、各エアシリンダ３２０にエアを供
給してそれを駆動する。

【０１１９】つぎに、要部についてさらに詳細に説明し
ていく。

【０１２０】第１の実施の形態である基板処理装置１の
ホットプレート２５の加熱板２７０の上面にはリフタピ
ンの近傍にそれと同数（すなわち３個）のプロキシミテ
ィギャップ用ボール２８０が設けられており、加熱処理
時にそれらに載置される基板Ｗと加熱板２７０上面との
間に微少な間隙を設けている。

【０１２１】また、温度測定部５０は、上端から入射す
る熱放射を伝える４本のプローブ、すなわち加熱板プロ
ーブ５２０、基準プローブ５２１、第１および第２プロ
ーブ５２２，５２３と、それらの下端にそれぞれ光ファ
イバを介して接続された加熱板放射温度計５３０、基準
放射温度計５３１、第１および第２放射温度計５３２，
５３３を備えた放射強度測定部５１ならびにそれら各放
射温度計に電気的に接続された演算部５５０（「基板温
度算出手段」に相当）を備えている。さらに、演算部５
５０はその内部にＣＰＵとメモリを備えている。なお、
加熱板プローブ５２０、加熱板放射温度計５３０、演算
部５５０を併せたものが「加熱板温度測定手段」に、基
準プローブ５２１、基準放射温度計５３１、演算部５５
０を併せたものが「基準温度測定手段」に、第１および
第２プローブ５２２，５２３、第１および第２放射温度
計５３２，５３３を併せたものが「第１および第２放射
強度測定手段」にそれぞれ相当している。

【０１２２】また、図示しないが、加熱板２７０におい
て第１および第２プローブ５２２，５２３のうちの一
方、この装置では第１プローブ５２２の周囲の上面（反
射面）は黒化処理がなされており、他方、この装置では
第２プローブ５２３の周囲の上面は黒化処理がなされて
いない。すなわち、第１プローブ５２２の周囲の反射率
ρr1と第２プローブ５２３の周囲の反射率ρr2とは互い
に異なるものとなっている。これにより、第１および第
２プローブ５２２，５２３に接続された第１および第２
放射温度計５３２，５３３により測定される多重反射の
放射強度Ｉ1，Ｉ2は互いに異なるものとなる。

【０１２３】図４は図３のうち各プローブを拡大した図
である。図示のように加熱板プローブ５２０は断熱板２
５０、ヒータ２６０を貫通してその先端が加熱板２７０
の内部に位置するように、基準プローブ５２１は断熱板
２５０、ヒータ２６０、加熱板２７０を貫通してその先
端が基板Ｗの下面近傍に位置するように、第１および第
２プローブ５２２，５２３は断熱板２５０、ヒータ２６
０、加熱板２７０を貫通してその先端が加熱板２７０の
上面とほぼ同一の高さに位置するように、いずれも炉体
１０底面に設けられている。このうち、各プローブは石
英ロッドやサファイアロッド等を用いることができる
が、この装置では加熱時にはホットプレート２５は高温
になるため、高温で透明度の低下を来す石英ロッドより
も高温においてもそのようなことのないサファイアロッ
ドを用いることが望ましい。また、各放射温度計は各プ
ローブにより導かれた基板Ｗからの熱放射を受けて、そ
の放射強度信号を生成する。

【０１２４】図５は基板処理装置１のホットプレート２
５の平面的な構成を示す図である。図示のようにヒータ
２６０および加熱板２７０は加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５
（「複数の加熱領域」に相当）に分割され、各加熱ゾー
ンＺ１〜Ｚ５のそれぞれに高純度ＳＩＣ製のヒータ２６
０を備えている。さらに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５には
それぞれ放射強度測定部５１が１組ずつ設けられている
（図３においては放射強度測定部５１を１組のみ図
示）。そして、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に基板温度Ｔ
Wを測定して、それぞれの測定結果に応じてヒータ２６
０に供給する電力を調節するＰＩＤフィードバック制御
を行っている。これにより、より精密な基板Ｗの温度制
御を行うことができる。

【０１２５】また、基準プローブ５２１は炉体１０底面
の各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のそれぞれに設けられた取付
け口１０ｂに着脱自在となっている。この取付け口１０
ｂには基準放射温度計５３１につながる光ファイバが設
けられており、取付け口１０ｂに基準プローブ５２１が
取り付けられると前述のように基準プローブ５２１と基
準放射温度計５３１とがその光ファイバにより接続され
るようになっている。

【０１２６】そして、後述する加熱板２７０の反射率ρ
r1，ρr2の測定処理の際には基準プローブ５２１は作業
者により取付け口１０ｂに取り付けられるとともに、そ
れ以外の基板Ｗの加熱処理時等には取り外される。そし
て、取付け口１０ｂに取り付けられる基準プローブ５２
１も加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の数（この装置では５個）だ
け準備されている。

【０１２７】＜＜２−２．処理手順＞＞第１の実施の形
態である基板処理装置１は前述の発明の原理の第１の実
施の形態の場合の温度測定方法に基づいて加熱する基板
温度ＴWを求め、その結果に基づいてヒータ２６０のフ
ィードバック制御を行いつつ、基板Ｗの加熱処理を行っ
ている。そのため、この装置では、基板Ｗの加熱処理の
前に、実際に加熱処理を施す基板Ｗとほぼ同寸、同形状
であってほぼ黒体と見なせるＣ（炭素）や黒体塗料を塗
布された素材からなる放射率εrefが既知である基準黒
体板を、炉体１０内で加熱して、予め加熱板２７０の第
１および第２プローブ５２２，５２３周囲の反射率ρr
1，ρr2を求めている。なお、基準黒体板は放射率εref
が既知で０．１〜１の範囲であれば他の素材でもよい。
また、基準放射温度計は事前に黒体炉により校正を受け
たものを使用している。

【０１２８】図６は加熱板２７０の反射率ρr1，ρr2の
測定処理手順を示すフローチャートである。以下、図７
を用いてその測定処理手順について説明する。

【０１２９】まず、作業者が基板処理装置１の各加熱ゾ
ーンＺ１〜Ｚ５の取付け口１０ｂに基準プローブ５２１
を取り付ける（ステップＳ１）。

【０１３０】つぎに、図示しない外部搬送装置により基
準黒体板が炉体１０内に搬入される（ステップＳ２）。

【０１３１】つぎに、制御部６０はヒータドライバ７０
に制御信号を送り、ヒータドライバ７０はそれぞれ各加
熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のヒータ２６０に電力を供給するこ
とによってそれらにより基板Ｗの加熱を開始する（ステ
ップＳ３）。

【０１３２】そして、加熱板２７０から発せられた放射
熱は基準黒体板に至り、それにより基準黒体板は加熱さ
れ、その温度Ｔrefに対応する熱放射が発生する。

【０１３３】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において
基準黒体板からの熱放射は第１および第２プローブ５２
２，５２３、基準プローブ５２１に入射し、加熱板２７
０内部の熱放射は加熱板プローブ５２０に入射する。そ
してそれらはそれぞれ各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の第１お
よび第２放射温度計５３２，５３３、基準放射温度計５
３１ならびに加熱板放射温度計５３０に導かれ、そこで
それぞれ多重反射の放射強度Ｉ1，Ｉ2、基準黒体板の放
射強度Ｉref、加熱板２７０の放射強度が測定され、そ
れらの信号は演算部５５０に送られる。さらに演算部５
５０において加熱板２７０の温度Ｔrがその放射強度を
基に算出され、また、その加熱板２７０の温度Ｔrのデ
ータは制御部６０に送られる。（ステップＳ４）。

【０１３４】つぎに、加熱板２７０の温度Ｔrが近似の
ために適当と考えられる所定温度に達すると各加熱ゾー
ンＺ１〜Ｚ５の演算部５５０において発明の原理の第１
の実施の形態の場合の反射率ρr1，ρr2の測定方法によ
り加熱板２７０の反射率ρr1，ρr2が算出され、それら
と加熱板２７０の温度Ｔrとが、その内部のメモリに記
憶される（ステップＳ５）。

【０１３５】つぎに、制御部６０により全加熱ゾーンＺ
１〜Ｚ５における加熱板２７０の反射率ρr1，ρr2の温
度依存性を求めるべき所定温度範囲の最高温度に達した
かどうか判定され（ステップＳ６）、達していなければ
ステップＳ４に戻りステップＳ４およびＳ５の処理を繰
り返し、達していればこの処理を終了する。以上の処理
により加熱処理時に達し得る所定温度範囲での渡る各加
熱ゾーンＺ１〜Ｚ５における加熱板２７０の温度依存性
を加味した反射率ρr1，ρr2の温度分布が求められる。

【０１３６】以下において、基板Ｗの加熱処理手順を示
すフローチャートである図７を用いて、基板Ｗの処理手
順について説明していく。

【０１３７】まず、図示しない外部搬送装置により基板
Ｗが炉体１０内に搬入される（ステップＳ１１）。

【０１３８】つぎに、基板Ｗの加熱処理が開始される
（ステップＳ１２）。すなわち、前述の加熱板２７０の
反射率ρr1，ρr2の算出処理と同様に各加熱ゾーンＺ１
〜Ｚ５のヒータ２６０に電力を供給して基板Ｗを加熱す
る。これにより、加熱された基板Ｗから基板温度ＴWに
対応する熱放射が発生する。なお、以下の加熱処理中に
おいてヒータ２６０への電力の供給は続けられる。

【０１３９】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において
第１および第２放射温度計５３２，５３３は第１および
第２プローブ５２２，５２３を介して基板Ｗと加熱板２
７０との間の多重反射の熱放射を捉え、それぞれ放射強
度Ｉ1，Ｉ2を測定してその放射強度信号を演算部５５０
に送る。それと同時に、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５におい
て加熱板放射温度計５３０は加熱板プローブ５２０を介
して加熱板２７０からの直接の熱放射を捉えてその放射
強度を測定し、その放射強度信号を演算部５５０に送
り、そこでそれをもとに加熱板２７０の温度Ｔrが算出
される（ステップＳ１３）。

【０１４０】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の演算部
５５０は発明の原理の第１の実施の形態の場合の基板温
度ＴWの測定方法によりステップＳ１３で測定されたそ
の加熱ゾーンの放射強度Ｉ1，Ｉ2および加熱板２７０の
温度Ｔrおよび前述の加熱板２７０の反射率ρr1，ρr2
の測定処理により求められたその加熱ゾーンにおけるそ
れらの値を用いて基板Ｗの放射率εWを算出し、それを
用いてその加熱ゾーンにおける基板温度ＴWを算出する
（ステップＳ１４）。

【０１４１】つぎに、演算部５５０で求められた各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５における基板温度ＴWは温度信号とし
て制御部６０に送られ、それらを基に制御部６０は得ら
れた基板温度ＴWと予め設定された加熱処理時の基板Ｗ
の目標温度とを比較して、両者が一致するように各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに温度制御信号をヒータドライバ
７０に送り、ヒータドライバ７０はそれらの温度制御信
号に応じた電力を対応する加熱ゾーンのヒータ２６０に
供給してＰＩＤフィードバック制御を行う（ステップＳ
１５）。

【０１４２】つぎに、制御部６０は処理時間の終了の判
定を行い（ステップＳ１６）、設定されていた処理時間
が経過するまでステップＳ１３〜ステップＳ１５の処理
を継続して行う。そして、処理時間が経過すると加熱処
理を終了し、外部搬送装置によりその基板Ｗが炉体１０
外に搬出される（ステップＳ１７）。

【０１４３】つぎに、制御部６０は外部搬送装置からの
信号により準備されていた全基板Ｗの加熱処理の終了の
判定を行い（ステップＳ１８）、全基板Ｗの加熱処理が
終了していなければステップＳ１１に戻り、外部搬送装
置により次の基板Ｗが搬入され、逆に終了していれば一
連の加熱処理が終了する。

【０１４４】以上説明したように、第１の実施の形態に
よれば、加熱板放射温度計５３０により測定した加熱板
２７０の温度Ｔrと、第１および第２放射温度計５３
２，５３３により測定した多重反射の熱放射の放射強度
Ｉ1，Ｉ2とを用いて演算部５５０において基板温度ＴW
を算出するため、得られた基板温度ＴWを基にその温度
管理を行うことで基板Ｗごとの処理温度を均一にするこ
とができ、また、基板Ｗを過剰に加熱することがないの
で加熱処理の熱効率がよく、したがって、消費電力を抑
えることができる。

【０１４５】とくに、上記のようにして算出された基板
温度ＴWに基づいてヒータ２６０に供給する電力を制御
するため、基板Ｗの温度制御を精密に行うことができ、
したがって、上記効果を容易に得ることができる。

【０１４６】さらに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとにヒ
ータ２６０に供給する電力を制御するので、より精密な
基板Ｗの温度制御を行うことができる。

【０１４７】［３．第２の実施の形態］図８はこの発明
における第２の実施の形態である基板処理装置２の縦断
面図である。第１の実施の形態である基板処理装置１で
は加熱処理時の多重反射の放射強度を測定する手段とし
てプローブおよび放射温度計を各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５
に２組ずつ備えていたのに対して、第２の実施の形態で
ある基板処理装置２では各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のそれ
ぞれにプローブ５２５および放射温度計５３５を１組の
み備える点が異なっており、その他の装置構成は第１の
実施の形態と全く同様である。なお、プローブ５２５も
第１の実施の形態と同様、断熱板２５０、ヒータ２６
０、加熱板２７０を貫通し、その先端が加熱板２７０の
上面に位置するように設けられている。なお、プローブ
５２５と放射温度計５３５を併せたものが「放射強度測
定手段」に相当している。

【０１４８】図９は基板処理装置２のホットプレート２
５の平面的な構成を示す図である。上記のようにこの装
置でも第１の実施の形態と同様にヒータ２６０および加
熱板２７０は加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５に分割され、各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５にはそれぞれに放射強度測定部５１が
設けられている。なお、これらは図８においては１組の
み表示されている。

【０１４９】そして、第２の実施の形態では発明の原理
の第２の実施の形態の温度測定方法に基づいて、近似基
板温度ＴW^*を求め、その結果に基づいてヒータ２６０の
ＰＩＤフィードバック制御を行いつつ、基板Ｗの加熱処
理を行っている。

【０１５０】図１０は定数係数αfの見積り処理の手順
を示すフローチャートである。以下、図１０を用いてそ
の処理手順について説明する。

【０１５１】第２の実施の形態の定数係数αfの見積り
処理のステップＳ２１〜ステップＳ２３までは第１の実
施の形態における図６の加熱板２７０の反射率ρr1，ρ
r2の測定処理のステップＳ１〜ステップＳ３と全く同様
であるので説明を省略する。

【０１５２】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において
基準黒体板からの熱放射はプローブ５２５、基準プロー
ブ５２１に入射し、加熱板２７０内部の熱放射は各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５の加熱板プローブ５２０に入射する。
そしてそれらはそれぞれ放射温度計５３５、基準放射温
度計５３１および加熱板放射温度計５３０に導かれ、そ
こでそれぞれ多重反射の放射強度Ｉ、基準黒体板の放射
強度Ｉref、加熱板２７０の放射強度が測定され、それ
らの信号は演算部５５０に送られる。さらに演算部５５
０はその加熱ゾーンにおける加熱板２７０の温度Ｔrを
その放射強度を基に算出し、そのデータを制御部６０に
送信する（ステップＳ２４）。

【０１５３】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の加熱板
２７０の温度Ｔrが近似のために適当と考えられる所定
温度に達するとその加熱ゾーンの演算部５５０において
発明の原理の第２の実施の形態の場合の定数係数αfの
見積もり方法によりその温度での加熱板２７０の定数反
射率ρrfが算出され、そのデータはその内部のメモリに
記憶される（ステップＳ２５）。さらに、制御部６０は
全加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の加熱板２７０の温度Ｔrが上
記所定温度に達するとこの処理を終了する。

【０１５４】以上の処理により反射率ρrfが求められ、
近似的な基板Ｗの放射率εωを見積もることで定数係数
αfが見積もられた。この定数係数αfを用いて以下に示
すように近似基板温度ＴW^*を求めつつ基板Ｗの加熱処理
が行われる。

【０１５５】図１１は基板Ｗの加熱処理手順を示すフロ
ーチャートである。以下、図１１を用いて、基板Ｗの加
熱処理手順について説明していく。

【０１５６】第２の実施の形態の基板Ｗの加熱処理のス
テップＳ３１およびＳ３２は第１の実施の形態における
図７の基板Ｗの加熱処理のステップＳ１１およびＳ１２
と全く同様であるので説明を省略する。

【０１５７】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において
放射温度計５３５はプローブ５２５を介して基板Ｗと加
熱板２７０との間の多重反射の熱放射の、放射強度Ｉを
測定してその放射強度信号を演算部５５０に送る。それ
と同時に、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において加熱板放射
温度計５３０は加熱板プローブ５２０を介して加熱板２
７０からの直接の熱放射の放射強度を測定し、その放射
強度信号を演算部５５０に送り、そこでそれをもとに加
熱板２７０の温度Ｔrが算出される（ステップＳ３
３）。

【０１５８】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の演算部
５５０は発明の原理の第２の実施の形態の近似基板温度
ＴW^*の測定方法によりステップＳ３３で測定されたその
加熱ゾーンの放射強度Ｉ、加熱板２７０の温度Ｔrおよ
び上述の定数係数αfの見積もり処理において求められ
たその加熱ゾーンの定数係数αfを用いてその加熱ゾー
ンにおける近似基板温度ＴW^*を算出する（ステップＳ３
４）。

【０１５９】つぎに、演算部５５０で求められた各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５における近似基板温度ＴW^*は温度信号
として制御部６０に送られ、それを基に制御部６０は得
られた近似基板温度ＴW^*と予め設定された加熱処理時の
基板Ｗの目標温度とを比較して、両者が一致するように
各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに温度制御信号をヒータド
ライバ７０に送り、ヒータドライバ７０はそれらの温度
制御信号に応じた電力を対応する加熱ゾーンのヒータ２
６０に供給してＰＩＤフィードバック制御を行う（ステ
ップＳ３５）。

【０１６０】つぎに、制御部６０は処理時間の終了の判
定を行い（ステップＳ３６）、設定されていた処理時間
が経過するまでステップＳ３３〜ステップＳ３５の処理
を継続して行う。そして、処理時間が経過すると加熱処
理を終了し、外部搬送装置によりその基板Ｗが炉体１０
外に搬出される（ステップＳ３７）。

【０１６１】つぎに、制御部６０は外部搬送装置からの
信号により準備されていた全基板Ｗの加熱処理の終了の
判定を行い（ステップＳ３８）、全基板Ｗの加熱処理が
終了していなければステップＳ３１に戻り、外部搬送装
置により次の基板Ｗが搬入され、逆に終了していれば一
連の加熱処理が終了する。

【０１６２】以上の説明から、第２の実施の形態でも第
１の実施の形態と同様の効果を有している。

【０１６３】さらに、第２の実施の形態の基板処理装置
２では各加熱ゾーンの温度測定部５０において多重反射
の放射強度を測定する手段としてプローブ５２５および
放射温度計５３５を１組のみ備えるため、第１の実施の
形態の装置に比べて装置構成が簡素化されているので製
造コストを抑えることができる。

【０１６４】［４．変形例］上記の第１の実施の形態の
装置では加熱板２７０において第１プローブ５２２の周
囲の上面と第２プローブ５２３の周囲の上面では黒化処
理の有無によって反射率ρr1と反射率ρr2とを互いに異
なるものとしたが、この発明はこれに限られず、いずれ
かの上面を粗くすること等のその他の方法により反射率
ρr1と反射率ρr2とを互いに異なるものとしてもよい。

【０１６５】上記の第２の実施の形態では予め加熱板２
７０の定数反射率ρrfを測定し、それに基づいて定数係
数αfを見積もり、それを用いて近似基板温度ＴW^*を算
出することは必須ではなく、要は数３１の式に用いる定
数係数αfが予め用意できればよい。したがって、予め
妥当と思われる定数係数αfが何らかの方法で知られて
いれば、加熱板２７０の定数反射率ρrfの測定を行うこ
となく、その値を直接用いることもできる。

【０１６６】また、上記第１および第２の実施の形態に
おいては、基板Ｗの加熱手段としてホットプレート２５
のみを備えるものとしたが、この発明はこれに限られ
ず、カバー２０の代わりにランプを設けて上方からも基
板Ｗを加熱するランプアニール装置等も含むものであ
る。

【０１６７】また、第１および第２の実施の形態の装置
は加熱板放射温度計５３０により加熱板２７０の温度を
測定するものとしたが、この発明はこれに限られず、加
熱板放射温度計の代わりに熱電対や測温抵抗体等の接触
式の温度測定手段により加熱板２７０の温度Ｔrを測定
することができる。この場合にはそれにより求めた加熱
板の温度Ｔrを発明の原理の温度測定方法に用いればよ
い。

【０１６８】また、第１および第２の実施の形態の装置
では各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のそれぞれの放射強度測定
部５１に電気的に接続された演算部５５０を１つ設けて
全加熱ゾーンの演算を全て演算部５５０によって行うも
のとしたが、この発明はこれに限られず、各加熱ゾーン
Ｚ１〜Ｚ５のそれぞれに温度測定部５０を備えるものと
してもよく、さらには、演算部５５０を設けないでその
代わりに制御部６０がそれらの演算を行うものとしても
よい。

【０１６９】また、第１および第２の実施の形態の装置
では加熱の制御領域を加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の５つに分
けるものとしたが、この発明はこれに限られず、加熱ゾ
ーンに分けないで炉体１０全体に１つの温度測定部５０
を設けて基板温度を求めるものとしてもよく、または
「２」以上かつ「５」以外の数に分割してもよい。

【０１７０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
９の発明によれば、加熱板温度測定手段により測定した
加熱板の温度と、放射強度測定手段により測定した基板
と加熱板との間の熱放射の放射強度とを用いて基板温度
算出手段により基板の温度を算出するため、得られた基
板の温度に基づいてその温度管理を行うことで基板ごと
の処理温度を均一にすることができ、また、基板を過剰
に加熱することがないので加熱処理の熱効率がよく、し
たがって、消費電力を抑えることができる。

【０１７１】とくに、請求項３、請求項４および請求項
８の発明によれば、基板温度算出手段により算出された
基板の温度に基づいて加熱板へ供給される加熱用電力を
制御するため、基板Ｗの温度制御を精密に行うことがで
き、上記効果を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板と加熱板との間の多重反射を説明するため
の図である。

【図２】基板の様々な放射率に対する温度測定誤差のシ
ミュレーション結果を示した図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態である基板処理装置
の縦断面図である。

【図４】図３の各プローブの拡大図である。

【図５】ホットプレートの平面的な構成を示す図であ
る。

【図６】加熱板の反射率の測定処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図７】第１の実施の形態の基板の加熱処理手順を示す
フローチャートである。

【図８】第２の実施の形態である基板処理装置の縦断面
図である。

【図９】ホットプレートの平面的な構成を示す図であ
る。

【図１０】加熱板の近似反射率の測定処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図１１】第２の実施の形態の基板の加熱処理手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１，２ 基板処理装置 ６０ 制御部 ２６０ ヒータ ２７０ 加熱板 ５３０ 加熱板放射温度計（「加熱板温度測定手段」） ５３１ 基準放射温度計 ５３２，５３３ 第１および第２の放射温度計 ５３５ 放射温度計 ５５０ 演算部 Ｉ，Ｉ1，Ｉ2 多重反射の放射強度 ＴW 基板温度 Ｔr 加熱板の温度 Ｗ 基板 Ｚ１〜Ｚ５ 加熱ゾーン ρr，ρr1，ρr2 加熱板の反射率

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に熱処理を施す基板処理装置であっ
   て、 基板を保持する保持手段と、 前記保持手段に保持された基板に対向して配置されてい
   るとともに、基板に熱を供給する加熱板と、 前記加熱板の温度を測定する加熱板温度測定手段と、 前記加熱板に設けられるとともに、基板と前記加熱板と
   の間の熱放射を受けて、その放射強度を測定する放射強
   度測定手段と、 前記加熱板温度測定手段によって測定された前記加熱板
   の温度と前記放射強度測定手段によって測定された放射
   強度とに基づいて前記基板の温度を算出する基板温度算
   出手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１の基板処理装置において、 前記放射強度測定手段が個別に前記熱放射の放射強度を
   測定する第１の放射強度測定手段および第２の放射強度
   測定手段を備えるものであって、 前記加熱板における前記第１の放射強度測定手段および
   第２の放射強度測定手段の周囲の部分の反射率が互いに
   異なることを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２の基板処理装置
   であって、さらに、前記基板温度算出手段により算出さ
   れた基板の温度に基づいて、前記加熱板へ供給される加
   熱用電力を制御する制御手段を備えることを特徴とする
   基板処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３の基板処理装置において、 前記加熱板が複数の加熱領域に分割されているととも
   に、当該複数の加熱領域のそれぞれに対して前記加熱板
   温度測定手段および前記放射強度測定手段が設けられて
   いるものであって、 前記複数の加熱領域ごとに算出された基板の温度に基づ
   いて、前記複数の加熱領域ごとに前記加熱板へ供給され
   る加熱用電力を制御することを特徴とする基板処理装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１の基板処理装置を用いた基板処
   理方法であって、 前記加熱板温度測定手段によって前記加熱板の温度を測
   定するとともに、前記放射強度測定手段によって基板と
   前記加熱板との間の熱放射の放射強度を測定する測定工
   程と、 前記加熱板温度測定手段によって測定された前記加熱板
   の温度および前記放射強度測定手段によって測定された
   放射強度に基づいて前記基板温度算出手段によって基板
   の温度を算出する基板温度算出工程と、を備えることを
   特徴とする基板処理方法。
6. 【請求項６】 請求項５の基板処理方法であって、 前記基板温度算出工程が前記加熱板の温度および前記放
   射強度を用いて基板の温度を近似的に算出するものであ
   ることを特徴とする基板処理方法。
7. 【請求項７】 請求項５の基板処理方法であって、 前記基板温度算出工程が前記第１の放射強度測定手段お
   よび前記第２の放射強度測定手段によって個別に測定さ
   れた熱放射の放射強度を用いて基板の温度を算出するも
   のであることを特徴とする基板処理方法。
8. 【請求項８】 請求項５ないし請求項７のうちのいずれ
   かの基板処理方法であって、さらに、 前記基板温度算出工程により算出された基板の温度に基
   づいて、前記加熱板へ供給される加熱用電力を制御する
   制御工程を備えることを特徴とする基板処理方法。
9. 【請求項９】 請求項５ないし請求項８のうちのいずれ
   かの基板処理方法において、前記の各工程の前にさら
   に、 基板とほぼ同寸および同形状で放射率が既知である基準
   基板を加熱しつつ、基準温度測定手段によって基準基板
   の温度を測定する工程と、 前記放射強度測定手段によって基準基板と前記加熱板と
   の間の熱放射の放射強度を測定する工程と、 測定された基準基板の温度と前記放射強度とに基づいて
   前記加熱板における前記放射強度測定手段の周囲の部分
   の反射率を算出する工程と、を備え、 前記基板温度算出工程においては、前記反射率の値を利
   用しつつ基板の温度を算出することを特徴とする基板処
   理方法。